Kriptogrāfija
Kriptogrāfija jeb kriptoloģija ir informācijas slēpšanas prakse un pētniecība. Dažkārt to dēvē par šifrēšanu, taču tas nav īsti pareizs nosaukums. Tā ir zinātne, ko izmanto, lai mēģinātu saglabāt informāciju slepenībā un drošībā. Mūsdienu kriptogrāfija ir matemātikas, datorzinātņu un elektrotehnikas apvienojums. Kriptogrāfiju izmanto bankomātu (bankas) kartēs, datoru parolēs un iepirkšanās internetā.
Kad ziņojums tiek sūtīts, izmantojot kriptogrāfiju, tas pirms nosūtīšanas tiek mainīts (vai šifrēts). Teksta maiņas metodi sauc par "kodu" vai, precīzāk, "šifru". Izmainīto tekstu sauc par "šifrtekstu". Izmaiņas padara ziņojumu grūti nolasāmu. Kādam, kas vēlas to izlasīt, tas ir jāmaina atpakaļ (vai jāatšifrē). Kā to mainīt atpakaļ, ir noslēpums. Gan personai, kas nosūta ziņojumu, gan personai, kas to saņem, jāzina slepenais veids, kā to mainīt, bet citiem cilvēkiem tas nav jāzina. Šifrteksta izpēti, lai atklātu noslēpumu, sauc par "kriptoanalīzi" vai "krekingu", vai dažkārt "koda laušanu".
Dažādus kriptogrāfijas veidus var būt vieglāk vai grūtāk izmantot, un tie var labāk vai sliktāk noslēpt slepeno ziņojumu. Šifrā izmanto "atslēgu", kas ir noslēpums, kurš slēpj slepeno ziņojumu. Kriptogrāfijas metodei nav jābūt slepenai. Dažādi cilvēki var izmantot vienu un to pašu metodi, bet dažādas atslēgas, tāpēc viņi nevar nolasīt cits cita ziņojumus. Tā kā Cēzara šifram ir tikai tik daudz atslēgu, cik burtu ir alfabētā, to ir viegli uzlauzt, izmēģinot visas atslēgas. Šifrus, kas pieļauj miljardiem atslēgu, uzlauž ar sarežģītākām metodēm.
Kopš Cēzara laikiem ir izgatavoti daudzi uzlaboti šifri. Dažos no tiem tika izmantota atjautīga matemātika, lai pretotos atjautīgai kriptoanalīzei. 20. gadsimtā par galveno kriptogrāfijas rīku kļuva datori.
20. gadsimta sākuma šifru ritenis
Simetriskais
Izmantojot simetriskās atslēgas algoritmu, gan sūtītājam, gan saņēmējam ir kopīga atslēga. Sūtītājs izmanto atslēgu, lai slēptu ziņojumu. Pēc tam saņēmējs izmantos to pašu atslēgu pretējā veidā, lai atklātu ziņojumu. Gadsimtiem ilgi lielākā daļa kriptogrāfijas ir bijusi simetriska. Plaši izmantots ir uzlabotais šifrēšanas standarts (Advanced Encryption Standard). Tomēr to nedrīkst jaukt ar simetriju.
Asimetriskais
Asimetrisko kriptogrāfiju ir grūtāk izmantot. Katra persona, kas vēlas izmantot asimetrisko kriptogrāfiju, izmanto slepenu skaitli ("privāto atslēgu"), kas netiek kopīgots, un citu skaitli ("publisko atslēgu"), ko tā var paziņot visiem. Ja kāds cits vēlas nosūtīt šai personai ziņu, viņš izmantos tai paziņoto numuru, lai slēptu ziņu. Tagad ziņu nevar atklāt pat sūtītājs, bet saņēmējs var viegli atklāt ziņu, izmantojot savu slepeno jeb "privāto atslēgu". Šādā veidā nevienam citam nav jāzina slepenā atslēga.
Asimetriskā kriptogrāfija parasti aizņem vairāk laika un prasa lielāku datora jaudu, tāpēc to lielākoties neizmanto. Tā vietā to bieži izmanto datoru parakstiem, kad datoram ir jāzina, ka kādi dati (piemēram, fails vai tīmekļa vietne) ir nosūtīti no konkrēta sūtītāja. Piemēram, datoru programmatūras uzņēmumi, kas izdod savas programmatūras atjauninājumus, var parakstīt šos atjauninājumus, lai pierādītu, ka atjauninājumu ir veikuši šie uzņēmumi, un tādējādi hakeri nevarētu veikt savus atjauninājumus, kas varētu nodarīt kaitējumu. Tīmekļa vietnes, kas izmanto HTTPS, izmanto populāru algoritmu ar nosaukumu RSA, lai izveidotu sertifikātus, kas apliecina, ka tīmekļa vietne ir to īpašums un ka tā ir droša. Datori var izmantot arī asimetriskos šifrus, lai viens otram nodotu simetrisko šifru atslēgas.
Datori
Datori var ātri aprēķināt. Tie var veikt ļoti spēcīgu šifrēšanu, un 21. gadsimta kriptogrāfijā tos izmanto lielākoties. Piemēri ir tādi datoru algoritmi kā RSA, AES un daudzi citi. Izmantojot šādus labus algoritmus, ir ļoti grūti nolasīt nosūtīto informāciju.
Cilvēki
Tā kā cilvēki ir lēnāki par datoriem, jebkuru to izmantoto kriptogrāfiju, iespējams, var uzlauzt, ja ir zināms pietiekami daudz slepeno veidu, kā to mainīt.
Vienkāršas kriptogrāfijas formas, ko cilvēki var veikt bez mašīnām, ir Cēzara šifri un transponēšanas šifri, taču pirms datoru izmantošanas tika izmantoti daudzi citi veidi.
Jautājumi un atbildes
J: Kas ir kriptogrāfija?
A: Kriptogrāfija jeb kriptoloģija ir informācijas slēpšanas prakse un pētniecība. Tā ietver matemātikas, datorzinātņu un elektrotehnikas apvienojumu, lai saglabātu informāciju slepenībā un drošībā.
J: Kā izmanto kriptogrāfiju?
A: Kriptogrāfiju izmanto bankomātu (bankas) kartēs, datoru parolēs un iepirkšanās internetā. Nosūtot ziņojumu, izmantojot kriptogrāfiju, tas pirms nosūtīšanas tiek mainīts (vai šifrēts).
J: Ko nozīmē teksta maiņa ar kriptogrāfijas palīdzību?
A: Teksta maiņa ar kriptogrāfijas palīdzību ietver "koda" vai "šifra" izmantošanu. Izmainīto tekstu sauc par "šifrtekstu". Tas padara ziņojumu grūti nolasāmu, tāpēc kādam tas ir jāmaina atpakaļ (vai jāatšifrē).
Jautājums: Kā jūs saucat šifrteksta izpēti, lai atklātu noslēpumu?
A: Šifrteksta izpēti, lai atklātu noslēpumu, sauc par "kriptoanalīzi" vai "uzlaušanu", vai dažreiz "šifrēšanas metodi".
J: Kāda veida atslēgu izmanto šifrēšanas sistēmās?
A: Šifrā izmanto "atslēgu", kas ir noslēpums, kurā slēpjas slepenie ziņojumi.
J: Cik daudz atslēgu ir Cēzara šifram?
A: Cēzara šifram ir tikai tik daudz atslēgu, cik alfabētā ir burtu, tāpēc to var viegli uzlauzt, izmēģinot visas iespējamās atslēgas.
J: Kā 20. gadsimtā kriptogrāfijā sāka izmantot datorus?
A: 20. gadsimtā datori kļuva par svarīgu kriptogrāfijas rīku, jo tie ļāva izmantot sarežģītākas šifru uzlaušanas metodes, kas ļauj izmantot miljardiem atslēgu.
